硬技术消除软岩施工风险——京新高速公路金盆湾隧道技术创新

 随着国内山区高速公路建设规模逐步加大，大断面、大跨度特长隧道也逐渐增多，这类工程项目施工技术难度大、安全风险高。中交一公局一公司承建的京新高速公路金盆湾隧道就是全程Ⅴ级软弱围岩大断面特长隧道，由于工程规模大、地质条件差、成洞困难，该项目被交通运输部评为“公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估试点项目”，施工安全总体风险等级被评定为Ⅳ级（极高风险），施工难度被鉴定为全国第三。

    中交一公局高度重视金盆湾隧道的建设，从施工初期就对隧道施工难题全面跟踪，对全程Ⅴ级围岩大断面隧道的开挖方法比选优化、初期支护大变形治理措施进行了专题立项研究，并取得了丰硕成果。

    近日，金盆湾隧道《大断面软岩隧道双层初期支护施工工法》通过了北京市住房和城乡建设委员会2014年度北京市工法评审，被认为技术先进、施工安全、质量可靠、经济和社会效益显著，可以为类似隧道工程的设计、施工起到很好借鉴作用，具有推广前景。

    半断面中隔壁法增大施工空间

    施工过程中，隧道初期支护施工完成后，常出现开裂、掉块、拱架变形、仰拱底鼓、塌方冒顶等病害，向深埋段深入后，更频繁出现过大沉降，拱架变形带来的换拱危险，使施工安全风险加剧，工期受到影响，原设计中单纯的中隔壁法（CD法）、三台阶法已不能满足施工要求。

    在对中隔壁法、中隔壁三台阶法、三台阶法、半断面中隔壁法等多种开挖方法进行比选优化，并多次通过专家论证后，项目部将中隔壁法（CD法）进行优化，依据隧道不同围岩特点，采用了半断面中隔壁法及双层初期支护法与三台阶法结合，引用了机械开挖，保障了施工安全，加快了施工进度。

    半断面中隔壁法是为了更有效地避免中隔壁法（CD法）的施工风险，通过中隔壁将隧道上半断面大断面分割成两个小断面，减小挖断面，保证了上半断面开挖时的稳定；在下半断面施工时，利用台阶法，以加快下半断面施工进度，尽快使支护结构封闭成环。通过减小上半断面的开挖面积，增大了下半断面的工作空间，从而引入机械施工，提高了功效。

    据介绍，半断面中隔壁法的局限性是，在整个断面支护结构未封闭之前，稳定性相对降低，适用围岩无过大沉降与收敛的施工条件。

    双层初支+三台阶法有效控制沉降

    随着浅埋段向深埋段的深入，隧道开挖过程频繁出现异常的过大沉降与收敛，在分别采取了增加锁脚锚管、增大预留变形量、在拱架上焊接加强钢筋、缩短安全步距等多种措施应对后，项目部最终采用了双层钢拱架初期支护与三台阶法结合的施工方法，较好地控制了隧道的沉降与收敛，抵御初支开裂掉块、拱架变形，确保二次衬砌的厚度。

    双层初期支护，采用三台阶法进行施作，开挖时采用铣挖机，减少对围岩的扰动。施工时，左右中导、下导、仰拱交替进行开挖，最后仰拱采用外层钢支撑闭合成环，共同受力，避免同一断面左右两侧同时处于临空状态。

    双层初期支护法与三台阶法结合，从根本上抑制了初支沉降，有效控制了大断面隧道变形，避免了单拱变形后换拱的高危作业风险。

    目前，金盆湾隧道一直采用双层初期支护施工方法，没有再发生侵限、换拱现象，月进度达到了55—60米，左洞已顺利贯通。